。時間相關單光子計數法（TCSPC）是目前測量熒光壽命的主要技術，其工作原理如下圖所示：使用一個窄脈沖激光激發樣品，然后檢測樣品發出的第一個熒光光子到達光信號接收器的時間。由時幅轉化器（time-amplitude,TAC）將該時間成比例地轉化為對應的電壓脈沖。再將該電壓脈沖通過A/D轉換通入多通道分析儀（multi-channel analyzer），在多通道分析儀中，這些輸出脈沖被依次送入各通道中，在對應通道中計入一個信號，表明檢測到壽命為該時間的一個光子，經過幾十萬次重復之后，各個通道累計的光子數不同，從而就獲得了與原始波形一致的直方圖，由于在某一時間間隔之內檢測到光子的幾率與熒光發射強 ...

a），采用單光子計數（TCSPC）法。通過TRPL來進一步研究比較了TiO2-PAN和P25-PAN兩種催化劑的光學性能。如圖1所示，TiO2-PAN和P25-PAN的衰變曲線用雙指數函數進行了很好的擬合，據此來計算他們的壽命。結果表明，TiO2-PAN相比于P25-PAN表現出更長的載流子壽命，分別為TiO2-PAN（2.075ns）和P25-PAN（1.275ns），進一步證明了TiO2-PAN的高效電荷分離。TiO2-PAN良好的光學特性是由于其粒徑較小、結晶率較低，這有利于配體對TiO2的LMCT敏化有好處。因此，在可見光照射下TiO2-PAM作為LMCT的增敏劑表現出比P25-PAM ...

單光子探測器暗計數在激光遠距測距的重要性激光測距技術在民用、軍事等方面均有廣泛應用，遠距離測距的需求也日益增加。下圖中給出了超導納米線單光子探測器應用于激光測距的基本原理圖。激光器為1064 nm，回波經透鏡、光纖耦合至單光子探測器，光路可調節耦合過程中存在的損耗。激光發射同時觸發計時，單光子探測器響應回波光子以及噪聲光子，結束計時，此周期為1ms。單脈沖回波光子數n0。可由式得到：為激光功率峰值，Δt為激光脈沖寬度，D為接收孔徑，分別為反射/接收光學效率，p為目標物反射率。下圖為單光子探測器不同條件下的暗計數對信噪比（SNR）的影響，橫軸為脈沖積累次數, 縱軸為信噪比,可知，回波率較高時（近 ...

中存儲二進制光子計數。像素內門定義了相對于 20 MHz 外部觸發信號的時間窗口，其中像素對光子敏感。全全光相機是一種全新的 3D 成像設備，利用 動量-位置糾纏和光子數相關性來提供全光設備典型的重新聚焦和超快速、免掃描的 3D 成像能力，以及標 準全光相機無法實現的顯著增強的性能:衍射J限分辨率、大焦深和超低噪聲；然而，為了使所 提出的器件的量子優勢有效并吸引Z終用戶，需要解決兩個主要挑戰。首先，由于相關測量需要大量的幀 來提供可接受的信噪比，如果用商業上可獲得的高分辨率相機來實現，量子全光成像(QPI)將需要幾十秒 到幾分鐘的采集時間。第②，為了檢索 3D 圖像或重新聚焦 2D 圖像，對這 ...

時間相關單光子計數）。目前，應用zui為廣泛的是TCSPC法，其基本原理是在一個極短的時間窗口內精確測量單個光子的到達時間。當激光或其他光源激發樣品時，樣品會發射熒光光子。這些光子傳播到檢測器，其中每個光子的到達時間都被記錄下來。記錄到達時間的數據可以被用來創建熒光壽命的時間衰減曲線，該曲線描述了熒光光子的時間分布。通過分析這些時間分布，可以獲得關于樣品的信息，如熒光壽命、發光光譜和熒光量子產率。其基本原理是測量光子到達探測器的時間。當一個光子被探測到時，會觸發一個計數器，記錄光子到達的時間。通過多次測量并記錄光子到達的時間，可以生成光子到達時間的分布曲線，如圖2所示，從而獲得有關樣品的信息 ...

光子源偏振糾纏驗證實驗1900年，普朗克為了克服經典理論解釋黑體輻射規律的困難，引入了能量子概念，為量子理論奠下了基石。隨后，愛因斯坦針對光電效應實驗與經典理論的矛盾，提出了光量子假說，并在固體比熱問題上成功地運用了能量子概念，為量子理論的發展打開了局面。1913年，玻爾在盧瑟福有核模型的基礎上運用量子化概念，對氫光譜作出了滿意的解釋，使量子論取得了初步勝利。從1900年到1913年，可以稱為量子論的早期。以后，玻爾、索末菲和其他許多物理學家為發展量子理論花了很大力氣，卻遇到了嚴重困難。要從根本上解決問題，只有待于新的思想，那就是“波粒二象性”。光的波粒二象性早在1905年和1916年就已由愛 ...

理的多通道單光子計數的潛力。因為CMOS技術支持模塊化、可擴展構建，具有大型計數器和快速電子處理能力，其完全集成了的門控選項，因此SPADs可以達到高定時性能，并且沒有全局計數限制。直到zui近，兆像素時間分辨SPAD相機的主要問題是采用專用時間戳和光子計數電路的智能SPAD像素的小型化。下面我們將介紹SPAD技術的相關原理。單光子雪崩二極管（SPAD）是熒光相關光譜（FCS）等單光子計數應用的主要工具。這些探測器可以被視為等效于光電倍增管，光電倍增管將入射光子轉換為可以計數的電脈沖。它們計數單個光子的能力減少了增益噪聲或電路噪聲的影響。SPAD是在擊穿電壓Vbreak以上工作的光電探測器，即 ...

熒光壽命成像技術在微塑料識別中的應用微塑料問題已成為全qiu關注的環境問題，其在多種生態系統中的累積導致了對野生生物及人類健康的潛在風險。熒光壽命成像（FLIM）技術作為一種先jin的識別手段，在微塑料研究領域顯示出巨大的應用潛力。隨著塑料使用量的持續增長，微塑料的環境污染問題日益嚴重。傳統的微塑料檢測方法往往耗時且效率不高。FLIM技術提供了一種高效的解決方案，能夠通過分析微塑料的熒光壽命來快速識別和分類這些污染物。FLIM技術的核心在于使用熒光壽命作為區分不同物質的依據。熒光壽命是指材料被激光激發后，發出熒光持續的時間。在FLIM設備中，一個特定波長的激光被用來激發微塑料樣本。樣本吸收激光 ...

機和更高效的光子計數系統以及更快速的SPAD探測器，使得FLIM能夠以接近視頻速率捕獲動態生物過程。2. 數據分析的進步：數據處理和分析軟件的改進使得從復雜的FLIM數據中提取有用信息變得更加高效和準確。利用機器學習和人工智能算法，可以自動識別和分析FLIM數據中的模式，從而為生物學提問提供更深入的見解。3. 在生物醫學研究中的新應用：FLIM技術在監測細胞內環境如pH值、氧氣和鈣離子濃度變化方面的應用越來越廣泛。此外，結合F?rster共振能量轉移（FRET）技術，FLIM被用于研究蛋白質間的相互作用和信號傳導路徑。4. 多模態成像：FLIM與其他成像技術如超分辨率成像、多光子成像和光聲成像 ...

基于SPAD單光子相機的LiDAR技術革新單光子光探測和測距（激光雷達）是在復雜環境中進行深度成像的關鍵技術。盡管zui近取得了進展，一個開放的挑戰是能夠隔離激光雷達信號從其他假源，包括背景光和干擾信號。本文介紹了一種基于量子糾纏光子對的LiDAR（光探測與測距）技術，該技術通過利用時空糾纏光子對及SAPD單光子相機的特性，顯著提高了在復雜環境中的探測精度和抗干擾能力。該技術使用SPAD單光子相機作為探測端，并通過內置的時間相關單光子步進偏移計數技術來提高測量時間精度。光源使用了一個基于β-鋇硼酸鹽（BBO）晶體的非線性光學晶體來產生糾纏光子對。通過精確控制光子對的發射和接收，以及利用SPAD ...